DE635420C

DE635420C - Endurance testing machine

Info

Publication number: DE635420C
Application number: DET44864D
Authority: DE
Original assignee: ARMIN ERKER DIPL ING; GERHARD BERGMANN DIPL ING
Current assignee: ARMIN ERKER DIPL ING; GERHARD BERGMANN DIPL ING
Priority date: 1935-01-29
Filing date: 1935-01-29
Publication date: 1936-09-17

Description

Dauerprüfrilaschine Bei der Dauerprüfung von Materialien auf Zug, Druck oder Torsion wird der Prüfkörper vielfach an seinen beiden Enden in je eine Masse eingespannt oder in sonstiger Weise mit ihr verbunden. Die eine dieser Massen dient im wesentlichen dazu, durch Trägheits-oder ähnliche Massenwirkungen infolge der Schwingungen den Prüfkörper wechselnd zu belasten, während die andere Masse im wesentlichen die schwingenden Antriebskräfte auf den Prüfkörper überträgt. Für die erwähnten Massen werden bei den bekannten Maschinen scheibenförmige oder ähnliche Drehkörper benutzt, sofern der Prüfkörper auf Torsion beansprucht werden soll. Wenn mit diesen Maschinen eine verhältnismäßig hohe Belastung des Prüfkörpers erzeugt werden soll, so bedarf es einer verhältnismäßig großen und schweren Masse, weil das Trägheitsmoment solcher um ihre Drehachse schwingender Drehkbrper vergleichsweise klein ist. Dadurch werden die Maschinen unverhältnismäßig schwer, und die seitlichen Säulen oder Ständer solcher Maschinen, die diese Massen zwischen sich nehmen, müssen verhältnismäßig weit voneinander entfernt stehen. Hierdurch ergeben sich verhältnismäßig große Ausmaße bei derartigen Maschinen, die auch aus diesem Grunde schwer und damit teuer werden.Endurance test machine In the endurance test of materials on tension, The test specimen is often subjected to pressure or torsion at each of its two ends Clamped mass or otherwise connected to it. One of those masses essentially serves to result from inertia or similar mass effects of the vibrations to load the test body alternately, while the other mass essentially transmits the vibrating drive forces to the test specimen. For the masses mentioned are disk-shaped or similar in the known machines Rotary body used if the test body is to be subjected to torsion. if with these machines a relatively high load on the test specimen is generated is to be, it requires a relatively large and heavy mass, because the moment of inertia of such rotating bodies swinging around their axis of rotation is small. This makes the machines disproportionately heavy, and the lateral ones Columns or stands of such machines that take these masses between them must stand relatively far apart. This results in proportionate large dimensions in such machines, which are also heavy for this reason and thus get expensive.

Die Erfindung vermeidet die genannten Nachteile dadurch, daß der Prüfkörper nicht zwischen scheibenförmigen oder ähnlichen Drehkörpern eingespannt wird, sondern zwisehen Massen, die in einer senkrecht zur Prüfkörperachse liegenden Richtung eine langgestreckte Form aufweisen. Als solche Massen lassen sich beispielsweise normale `(-Träger oder ähnliche Profilträger, starkes Flacheisen oder ähnliche Teile verwenden. Stehen diese Massen mit ihrer Längsachse beiderseits senkrecht zu der Achse des Prüfkörpers, so besitzen sie bezüglich dieser Achse ein verhältnismäßig großes Trägheitsmoment. Infolgedessen können schon mit verhältnismäßig leichten Massen der genannten Art bei der Schwingung große Belastungen des Prüfkörpers erzielt werden.The invention avoids the disadvantages mentioned in that the test body is not clamped between disc-shaped or similar rotating bodies, but between masses that are in a direction perpendicular to the specimen axis have elongated shape. Such masses can be, for example, normal `(Use beams or similar profile beams, strong flat iron or similar parts. Are these masses with their longitudinal axis on both sides perpendicular to the axis of the Test body, they have a relatively large moment of inertia with respect to this axis. As a result, even with relatively light masses of the type mentioned Great loads on the test body can be achieved during vibration.

Diese Ausbildung der genannten Massen gibt ferner die Möglichkeit, den oder die seitlichen Ständer der Maschine, in denen beispielsweise die ganze Vorrichtung in bekannter Weise aufgehängt werden kann, fast tuimittelbar, an die Mitte der Maschine heranzurücken. Dabei ergeben sich geringe Belastungen dieser Teile und auch dadurch ein leichterer Bau der ganzen Maschine. Durch den Wegfall der verhältnismäßig großen Massen wird auch der Prüfkörper wie bei anderen bekannten Prüfmaschinen sehr leicht zugänglich, so daß er auf einfache Weise eingespannt und herausgenommen, insbesondere aber während der Prüfung sehr genau beobachtet werden kann.This training of the mentioned masses also gives the possibility the side stand (s) of the machine, in which, for example, the whole Device can be hung in a known manner, almost directly to the Move towards the center of the machine. This results in low loads on them Parts and therefore a lighter construction of the whole machine. By eliminating the relatively large mass is also the test specimen as with other known ones Testing machines very easily accessible, so that it can be clamped and easily taken out, but especially observed very closely during the test can.

Der Antrieb der Maschine kann unmittelbar auf einer der genannten Massen Platz finden. Wird beispielsweise der an sich bekannte Antrieb mittels umlaufender unausgeglichehet Scliwüngnää's-seii -verwendet und dieser .Antisieb -auf das äußere Ende einer -dieser Messen gesetzt, so besitzt er in bezug iui clen Prüfkörper einen verhältnismäßigsehr langen Hebelarm, so daß schon kleine Antriebskräfte genügen, um hohe Beansprix chungen des Prüfkörpers herbeizuführen. ' Bei der besonderen Ausbildung .der mit dem Prüfkörper verbundenen Massen gemäß der Erfindung können unter Umständen ungewollte -zusätzliche Beanspruchungen in den Prüfkörper eingeleitet werden, falls nicht besondere - Vorkehrungen hiergegen getroffen' werden. So ist es beispielsweise ' möglich, daß bei Torsionsbeanspruchüng - des': Prüfkörpers eine kleine zusätzliche Biegeb_eanspruchung wirksam wird. Um dies zu verhindern, wird in weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens bei Torsionsprüfungen die Anordnung .der mit dem Prüfkörper verbundenen und hauptsächlich in einer Richtung sich erstreckenden Massen so getroffen, daß sie derart kreuzweise eingestellt werden, daß sie in zwei senkrecht zueinander stehenden, etwa in der Prüfkörperachse sich schneidenden Ebenen liegen. Bei dieser Anordung ist eine Biegebeanspruchung des Prüfkörpers praktisch ausgeschaltet.The drive of the machine can be directly on one of the named Find plenty of space. If, for example, the known drive is by means of a rotating unbalanced Scliwüngnää's-seii -used and this anti-sieve - placed on the outer end of one of these masses, it possesses in relation to iui clen Test body a relatively very long lever arm, so that even small driving forces are sufficient to cause high stresses on the test body. 'At the special one Training .the masses connected to the test body according to the invention can possibly unwanted additional stresses introduced into the test body Unless special - precautions are taken against this. So is it is, for example, 'possible that with torsional stress - the': test body a small additional bending stress becomes effective. To prevent this from happening, will in a further development of the inventive concept for torsion tests, the arrangement .the one connected to the test body and extending mainly in one direction Masses hit in such a way that they are set crosswise in such a way that they are divided into two perpendicular to each other, approximately in the specimen axis intersecting planes lie. With this arrangement, bending stress on the test specimen is practical switched off.

Andererseits läßt sich jedoch die Anordnung nach dem Erfindungsgedanken auch dazu benutzen, Prüfkörper auf wechselnde Biegung-zu beanspruchen. Zu diesem Zweck wird der Prüfkörper ebenfalls beiderseits mit je einer insbesondere in einer Richtung sich erstreckenden Masse eingespannt. Die Längsachsen dieser beiden Massen liegen -jedoch in diesem Falle parallel zueinander, d. h. beide Achsen liegen gemeinsam mit der Prüfkörperachse im wesentlichen in einer Ebene. Schwingbiegemaschinen, die nach diesen Grundsätzen gebaut sind, haben gegenüber den bekannten den - Vorzug, daß der Prüfkörper =-- zweckmäßig eine Flachprobe -auf seiner ganzen Länge gleichmäßig beansprucht wird, ohne daß dabei zusätzliche Zug-oder Druck- oder Zug-Druckkräfte auftreten. Eine solche zusätzliche aber ungewollte Beanspruchung findet nämlich bei allen bekannten Maschinen dieser Art statt, die eine gleichmäßige Belastung bzw. ein gleiches Moment auf der ganzen Prüfkörperlänge hervorbringen.On the other hand, however, the arrangement can be according to the concept of the invention can also be used to stress test specimens for alternating bending. To this The purpose of the test body is also on both sides with one in particular in one Clamped towards the extending mass. The longitudinal axes of these two masses lie -but in this case parallel to each other, i. H. both axes are common with the specimen axis essentially in one plane. Oscillating bending machines that are built according to these principles, have the advantage over the known ones, that the test piece = - expediently a flat specimen - uniformly over its entire length is claimed without additional tensile or compressive or tensile-compressive forces appear. Such an additional but unwanted stress takes place namely in all known machines of this type, which take an even load or produce an equal moment over the entire length of the test specimen.

Bei -der Anordnung nach dem Erfindungsg-edanken ist es ferner leicht, das Trägheitsmoment und damit die Belastung oder die Schwingungseigenschaften des gesamten Systems zu verändern. Zu diesem Zweck wird in bekannter Weise auf die mit dem Prüfkörper verbundenen Massen eine zusätzliche Masse - aufgebracht, was bei. der Ausbildung- der Massen gemäß der Erfindung gegenüber den bekannten Anordnungen sehr einfach ist.In the case of the arrangement according to the invention, it is also easy to the moment of inertia and thus the load or the vibration properties of the change the entire system. For this purpose, the with the test body connected masses an additional mass - applied what at. the formation of the masses according to the invention compared to the known arrangements is very simple.

Soll der Prüfkörper in an sich bekannter `Weise durch eine Vorspannung belastet wer-.-`den, so ist auch diese Möglichkeit einfach durchzuführen. Es genügt in fasst allen Fällen, zwischen die Massen, und zwar zweckmäßig deren Endpunkte; unmittelbar irgendwelche elastische Mittel zu spannen. Insbesondere eignen sich hierfür in bekannter Weise Zug- oder Druckfedern.If the test specimen is to be used in a known manner by pretensioning who -.- are charged, this option is also easy to implement. It is sufficient in all cases, between the masses, and expediently their endpoints; to tension any elastic means immediately. In particular, are for this purpose tension or compression springs in a known manner.

- In den Abbildungen sind zwei Ausführungsmöglichkeiten des Erfindungsgedankens beispielsweise und schematisch dargestellt.- The figures show two possible ways of implementing the idea of the invention for example and shown schematically.

% Die Abb. z und z zeigen eine Dauerprüfmaschine zur Beanspruchung des Prüfkörpers auf Torsion, während Abb. 3 eine Dauerprüfmaschine zur Ausführung von Dauerbiegeversuchen darstellt.% Figs. Z and z show an endurance testing machine for stress of the test body for torsion, while Fig. 3 shows an endurance testing machine for execution of fatigue bending tests.

Die Maschine nach den Abb. z und a besteht im wesentlichen aus dem Fundament a und den daran befestigten beiden U-Trägern b. Letztere sind durch T-Träger c und (1 miteinander verbunden, so daß das Ganze einen- starren Rahmen bildet. Der bewegliche Teil der Maschine ist in den genannten Trägern c und d in an sich bekannter Weise mittels der Drähte e und f aufgehängt. Dei Draht e ist an einem Spannkopf g befestigt, der Draht f an einem Spannkopf h. In diese Spannköpfe wird der Prüfkörper i eingespannt.The machine according to fig. Z and a consists essentially of the foundation a and the two U-beams b attached to it. The latter are connected to one another by T-beams c and (1, so that the whole thing forms a rigid frame. The moving part of the machine is suspended in the aforementioned beams c and d in a manner known per se by means of wires e and f. Dei Wire e is attached to a clamping head g, wire f to a clamping head h. The test body i is clamped into these clamping heads.

Der Spannkopf g ist in einer Masse h befestigt, die in einer bestimmten Richtung eine langgestreckte Form aufweist. In einer ähnlichen Masse l ist der Spannkopf lt befestigt. Beide Massen stehen kreuzweise zueinander.The clamping head g is fixed in a mass h which has an elongated shape in a certain direction. The clamping head lt is attached to a similar mass l. Both masses cross each other.

Sobald die Antriebsscheibe o umläuft, wird durch deren Unwucht eine Reaktionskraft auf die Masse Z ausgeübt, die sich im wesentlichen um eine mit der Prüfkörperachse zusammenfallende Achse zu drehen sucht. Dadurch wird der Prüfkörper in entsprechende ; Drehschwingungen versetzt, die er auf die Masse k überträgt. Diese Masse k wirkt den Drehbewegungen infolge ihrer Massenträgheit entgegen. Infolgedessen findet eine Relativverdrehung der beiden Prüfkörperenden statt, woraus sich eine entsprechende Belastung des Prüfkörpers ergibt.As soon as the drive pulley o rotates, its imbalance causes a Reaction force exerted on the mass Z, which is essentially one with the Seeks to rotate the axis of the specimen coinciding with the axis. This becomes the test specimen in appropriate; Displaced torsional vibrations, which he transfers to the mass k. This mass k counteracts the rotary movements due to its inertia. Consequently a relative rotation of the two test body ends takes place, resulting in a corresponding load of the test body results.

Bei der Dauerprüfmaschine für Biegeprüfungen (A.bb. 3) werden das Fundament und der Ständer der Maschine zweckmäßig in ähnlicher Weise angeordnet wie bei der vorher beschriebenen Dauerprüfmaschine für Torsionsprüfungen. Der Einfachheit halber sind diese Teile in der Abb. 3 fortgelassen. Auch die Aufhängung der Massen k' und L' an Drähten e' und f' kann die gleiche sein wie bei Torsionsprüfung, In Abweichung davon stehen jedoch die Massen k' und Z' nicht kreuzweise zueinander, sondern etwa in der gleichen Ebene, die auch etwa mit der Ebene des Prüfkörpers i' zusammenfällt. Der Antrieb mittels einer mit einer Unwucht p' versehenen Scheibe o' findet zweckmäßig auch hier auf dem Träger l' Platz, jedoch liegt in diesem Falle die Drehachse der Scheibe in einer anderen Richtung, um so für die Biegeschwingung voll wirksam zu werden. Im übrigen wird auch in diesem Falle die Antriebsscheibe zweckmäßig mittels einer biegsamenoder Cardanwelle mit einem feststehenden Antrieb verbunden, was in Abb. 3 der Uibersichtlichkeit wegen weggelassen worden ist.With the fatigue testing machine for bending tests (A.bb. 3) The foundation and the stand of the machine are expediently arranged in a similar manner as with the previously described fatigue testing machine for torsion tests. Of simplicity these parts have been omitted from Fig. 3 for the sake of clarity. Also the suspension of the masses k 'and L' on wires e 'and f' can be the same as in torsion test, In Deviation from this however, the masses k 'and Z' do not cross to each other, but roughly in the same plane, which is also roughly with the plane of the Test body i 'collapses. The drive by means of a provided with an imbalance p ' Disc o 'is expediently also here on the carrier l' space, but lies in in this case the axis of rotation of the disc in a different direction, so as for the Flexural vibration to become fully effective. Incidentally, in this case too, the Drive pulley expediently by means of a flexible or cardan shaft with a fixed one Drive connected, which has been left out in Fig. 3 for the sake of clarity is.

Die umlaufende Scheibe erzeugt Schwingungskräfte, von denen für die Biegung insbesondere die senkrecht wirkenden wesentlich sind. Durch sie wird der Träger l' in Schwingungen um eine im wesentlichen senkrecht zu der Prüfkörperachse liegende Schwingachse versetzt. Der Prüfkörper wird dadurch an diesem Ende hin und her gebogen und pflanzt diese Schwingungen infolge seiner, wenn auch geringen Elastizität auf das andere Ende weiter. Dort wird der Träger k' in ähnliche Schwingungen versetzt wie der Träger 1'. Daraus ergibt sich, daß der Prüfkörper auf seiner ganzen Länge mit einer praktisch gleichbleibenden Biegung beansprucht wird.The rotating disc generates vibrational forces, one of which is for the Bending especially those acting vertically are essential. She becomes the Carrier 1 'vibrates about a substantially perpendicular to the specimen axis horizontal swing axis offset. The test body is thereby back and forth at this end bent forward and plants these vibrations as a result of its, albeit low, elasticity to the other end. There the carrier k 'is set in similar oscillations like the carrier 1 '. This means that the test specimen over its entire length is stressed with a practically constant bend.

An Stelle eines Antriebs am einen Ende des einen Trägers o. dgl. können auch deren mehrere verwendet werden, was in manchen Fällen für die gleichmäßige Kraftverteilung von Bedeutung sein kann. Hierbei ist selbstverständlich darauf zu achten, daß die einzelnen Antriebe unter allen Umständen synchron laufen. Die Stellen, an denen solche weiteren Antriebe angebracht werden, sind an sich beliebig. Zweckmäßig könnte beispielsweise ein solcher Antrieb an dem anderen Ende des Trägers l' angebracht werden. Jedoch kann auch der Träger k' mit einem oder mehreren Antrieben versehen werden. Eine solche mehrfache Anordnung des Antriebs ist nicht nur im Falle der Dauerbiegemaschine, sondern auch bei Dauertorsionsmaschinen möglich.Instead of a drive at one end of a carrier or the like. Can several of them are also used, which in some cases for the even Force distribution can be important. It goes without saying that this is the case ensure that the individual drives run synchronously under all circumstances. The places to which such additional drives are attached are basically arbitrary. Appropriate For example, such a drive could be attached to the other end of the carrier 1 ' will. However, the carrier k 'can also be provided with one or more drives will. Such a multiple arrangement of the drive is not only in the case of the Permanent bending machine, but also possible with permanent torsion machines.

Auf der Dauerprüfmaschine gemäß der Erfindung können in bekannter Weise sowohl Dauerbiege- als auch Dauertorsionsprüfungen ausgeführt werden. Hierzu bedarf es im wesentlichen keiner anderen Umstellung, als daß eine der Massen k oder 1, zweckmäßig die Masse k, um go° gedreht wird. Zweckmäßig ist es jedoch auch bezüglich der Anordnung des Antriebes hierauf Rücksicht zu nehmen. Dies kann beispielsweise so erfolgen, daß zwei Antriebe angeordnet werden, von denen der eine für die Biegeprüfungen (mit einer waagerechten Achse) und ein anderer für Torsionsprüfungen (mit einer senkrechten Achse) angebracht wird.On the fatigue testing machine according to the invention can in known Way both fatigue bending and fatigue torsion tests are carried out. For this there is essentially no need for any other conversion than that one of the masses k or 1, expediently the mass k, is rotated by go °. However, it is also useful with regard to the arrangement of the drive to take this into account. This can be, for example take place in such a way that two drives are arranged, one of which is for the bending tests (with a horizontal axis) and another for torsion tests (with a vertical axis) is attached.

In Abb. 3 ist noch gezeigt, wie durch Anordnung beispielsweise einer zu diesem Zweck bekannten Zugfeder q eine Vorspannung auf dem Prüfkörper aufgebracht werden kann. Der Verlauf dieser Vorspannung läßt sich dem Schema leicht entnehmen. Selbstverständlich kann auch an Stelle der Zugfeder eine Druckfeder angeordnet werden, wenn die Vorspannung eine umgekehrte sein soll. Der gleiche Zweck läßt sich selbstverständlich dadurch erreichen, daß die Zugfeder q zwischen den anderen Enden der Träger k' oder l' unmittelbar befestigt oder vorgespannt wird. Da die Feder einen verhältnismäßig langen Hebelärm in bezug auf den Prüfkörper besitzt, genügt selbst bei Aufbringen von höhen Frequenzen schon eine verhältnismäßig schwache Feder, die das Gesamtschwingungssystem praktisch unbeeinflußt läßt.In Fig. 3 it is also shown how a preload can be applied to the test body by arranging, for example, a tension spring q known for this purpose. The course of this bias can easily be taken from the scheme. Of course, a compression spring can also be arranged in place of the tension spring if the preload is to be reversed. The same purpose can of course be achieved in that the tension spring q is fastened or pretensioned directly between the other ends of the carrier k ' or l'. Since the spring has a relatively long lever arm with respect to the test body, a relatively weak spring is sufficient even when applying high frequencies, which leaves the overall oscillation system practically unaffected.

Das Aufbringen der Vorspannung bei den Torsionsprüfmaschinen kann in genau derselben Weise, wie im Zusammenhang mit Abb. 3 beschrieben, vor sich gehen. Die Federn verlaufen in diesem Falle natürlich nicht senkrecht, sondern schräg. Um das zu vermeiden, können besondere senkrechte Arme an den Trägern vorgesehen und die Federn zwischen diesen Armen des einen Trägers und den Enden des anderen Trägers eingehängt werden.The application of the preload on the torsion testing machines can proceed in exactly the same way as described in connection with Fig. 3. In this case, of course, the springs do not run vertically, but at an angle. To avoid this, special vertical arms can be provided on the straps and the springs between these arms of one beam and the ends of the other Be hung on the carrier.

Bei der Torsionsprüfinaschine kann eine Hilfslagezung mit Halslagern vorgesehen werden. Eine ähnliche Lagerung ist auch bei der Biegemaschine möglich, wobei entweder der untere Draht oder möglicherweise auch beide Aufhängedrähte fortgelassen werden können. Wesentlich bei der Aufhängung ist nur, daß das hauptsächlich aus den Massen k und Z' und dem Prüfkörper i bestehende System möglichst unbehindert schwingen kann.An auxiliary layer with neck bearings can be used in the torsion testing machine are provided. A similar storage is also possible with the bending machine, either the lower wire or possibly both hanging wires being omitted can be. The only thing that is essential for the suspension is that it consists mainly of the masses k and Z 'and the test body i existing system as unimpeded as possible can swing.

Claims

PATENT CLAIMS i. Endurance testing machine in which the test body is clamped between two masses, characterized in that the masses have an elongated shape in a single direction perpendicular to the test body axis. z. Endurance testing machine according to claim i, characterized in that the drive acting by means known per se, for example by rotating unbalanced oscillating masses, acts on or near the outer end of the one or two masses connected to the test body. 3. Endurance testing machine according to claim i or 2, characterized in that the masses connected to the test body for performing torsion tests can be set crosswise to one another in such a way that they come to lie in two mutually perpendicular planes intersecting approximately in the test body axis and can be adjusted parallel to each other in the same plane lying in the specimen axis for performing flexural tests. q .. Endurance testing machine according to claim 1, 2 or 3, in which the test body is pre-tensioned, characterized in that the pre-tension is applied by a direct elastic connection of the masses connected to the test body, for example by means of springs known for this purpose.